見(jiàn)字如面,我是威哥,一個(gè)從普通二本院校畢業(yè),從未曾接觸分布式、微服務(wù)、高并發(fā)到通過(guò)技術(shù)分享實(shí)現(xiàn)職場(chǎng)蛻變，成長(zhǎng)為RocketMQ社區(qū)優(yōu)秀布道師、大廠資深架構(gòu)師，出版《RocketMQ技術(shù)內(nèi)幕》一書，歡迎大家關(guān)注我，一起交流進(jìn)步。

JAVA并發(fā)編程是大廠第一輪面試中的高頻面試題，而線程池又是其中的典型代表，本文將梳理關(guān)于線程池的工作機(jī)制，并提出靈魂之問(wèn)：你對(duì)線程池的工作機(jī)制這么了解，那你在工作中是如何判斷一個(gè)線程池需要?jiǎng)?chuàng)建多少個(gè)線程的呢？

1、線程池基本工作原理與面試指南

1.1 java線程池的核心屬性

JAVA 線程池的核心屬性如下：

int corePoolSize
核心線程數(shù)
int maximumPoolSize
線程池最大線程數(shù)
long keepAliveTime
線程保持活躍的時(shí)間
TimeUnit unit
keepAliveTime 的時(shí)間單位
BlockingQueue< Runnable > workQueue
任務(wù)擠壓隊(duì)列
ThreadFactory threadFactory
線程創(chuàng)建工廠類
RejectedExecutionHandler handler
拒絕策略

1.2 向線程池提交任務(wù)時(shí)線程創(chuàng)建過(guò)程

那當(dāng)用戶向線程池提交一個(gè)任務(wù)的時(shí)候，線程池會(huì)如何創(chuàng)建線程呢？

首先線程池會(huì)判斷當(dāng)前已創(chuàng)建的線程是否小于 corePoolSize (核心線程數(shù))，如果小于，則無(wú)論已創(chuàng)建的線程是否空閑，都會(huì)選擇創(chuàng)建一個(gè)新的線程來(lái)執(zhí)行該任務(wù)，直到已創(chuàng)建的線程等于核心線程數(shù)。
當(dāng)線程池中已創(chuàng)建的線程數(shù)等于核心核心線程數(shù)時(shí)，用戶繼續(xù)向線程池提交任務(wù)時(shí)，此時(shí)會(huì)先判斷任務(wù)隊(duì)列是否已滿：
1）如果任務(wù)隊(duì)列未滿，則將任務(wù)放入隊(duì)列中。2）如果任務(wù)隊(duì)列已滿，則判斷當(dāng)前線程數(shù)量是否超過(guò)了最大線程數(shù)量，如果未超過(guò)，則創(chuàng)建一個(gè)新的線程來(lái)執(zhí)行該任務(wù)，如果線程池已創(chuàng)建的線程數(shù)量等最大線程數(shù)，則執(zhí)行拒絕策略。

　溫馨提示：所以如果線程池使用的隊(duì)列無(wú)界隊(duì)列，最大線程數(shù)會(huì)變得沒(méi)有意義。

1.3 線程池的拒絕策略、使用場(chǎng)景

JUC 默認(rèn)提供了如下拒絕策略：

AbortPolicy
拒絕，直接拋出 RejectedExecutionException，默認(rèn)值。
CallerRunsPolicy
由調(diào)用線程直接運(yùn)行任務(wù)的 run 方法，即異步轉(zhuǎn)同步。
DiscardOldestPolicy
丟棄任務(wù)隊(duì)列中最先進(jìn)入的任務(wù)。
DiscardPolicy
拒絕了，就不執(zhí)行，“當(dāng)沒(méi)事人事”樣。

拒絕策略觸發(fā)的條件：線程池使用的是有界任務(wù)隊(duì)列時(shí)，才有可能被觸發(fā)，當(dāng)隊(duì)列已滿，并且線程池創(chuàng)建的線程已經(jīng)達(dá)到了最大允許的線程池時(shí)。

默認(rèn)情況下，通常使用 AbortPolicy 即可。

CallerRunsPolicy 異步轉(zhuǎn)同步在出現(xiàn)拒絕的情況下其實(shí)意義不大，沒(méi)有想出其合適的場(chǎng)景，因?yàn)樾枰獔?zhí)行拒絕策略的時(shí)候，已經(jīng)處理變慢了，再同步執(zhí)行任務(wù)，只會(huì)增加服務(wù)器的負(fù)載，不利于恢復(fù)問(wèn)題。

DiscardOldestPolicy 這種策略，通常用于類似記錄軌跡，偶爾丟失點(diǎn)數(shù)據(jù)沒(méi)關(guān)系，但希望最新的數(shù)據(jù)能得到保存。

DiscardPolicy 策略，通常用來(lái)異步打印日志，直接忽略不執(zhí)行，期望保存舊的數(shù)據(jù)。

1.4 如何選擇阻塞隊(duì)列

阿里內(nèi)部的開(kāi)源規(guī)范明確禁止使用無(wú)界隊(duì)列，如果使用無(wú)界隊(duì)列，任務(wù)會(huì)不受限制的往線程池中提交，有可能造成內(nèi)存溢出。

如果使用無(wú)界隊(duì)列，最大線程數(shù)這個(gè)參數(shù)將會(huì)失效，因?yàn)橛肋h(yuǎn)也不會(huì)創(chuàng)建多于核心線程數(shù)量的線程。

1.5 線程池工廠有何實(shí)際用處

ThreadFactory threadFactory，線程池工廠，在使用線程池時(shí)，強(qiáng)烈推薦使用自己定義的線程工廠，這樣能為線程池中的線程進(jìn)行命名，方便跟大家使用 jsatck 命令查看線程棧時(shí)，能快速識(shí)別對(duì)應(yīng)的線程。

1.6 keepAliveTime參數(shù)的作用

keepAliveTime ：通俗點(diǎn)來(lái)說(shuō)，這個(gè)參數(shù)表示線程的最大空閑時(shí)間，即如果線程沒(méi)有在執(zhí)行任務(wù)，能存活的時(shí)間。

默認(rèn)情況下，該參數(shù)只針對(duì)超過(guò)核心線程數(shù)(corePoolSize) 的線程,可通過(guò)將allowCoreThreadTimeOut設(shè)置為true，則核心線程數(shù)也會(huì)因?yàn)榭臻e而被關(guān)閉。

２、如何為一個(gè)線程池設(shè)置合適的線程數(shù)量

目前根據(jù)我看過(guò)的一些開(kāi)源框架，設(shè)置多少個(gè)線程數(shù)量通常是根據(jù)應(yīng)用的類型：IO密集型、CPU密集型。

IO密集型通常設(shè)置為2n+1，其中n為CPU核數(shù)
CPU密集型通常設(shè)置為 n+1。

實(shí)際情況往往復(fù)雜得多，并不會(huì)按照這個(gè)進(jìn)行設(shè)置，上面的公司通常適合框架設(shè)置IO線程的個(gè)數(shù)，例如netty,dubbo這種底層通訊框架通常會(huì)參考上述標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)置。

關(guān)于在實(shí)際業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)中，如何為一個(gè)線程池設(shè)置合適的線程呢？

其實(shí)對(duì)于IO密集型類型的應(yīng)用，網(wǎng)上還有一個(gè)公式：線程數(shù) = CPU核心數(shù)/(1-阻塞系數(shù))

引入了阻塞系數(shù)的概念，一般為0.8~0.9之間，

在我們的業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)中，基本上都是IO密集型，因?yàn)橥紩?huì)去操作數(shù)據(jù)庫(kù)，訪問(wèn)redis，es等存儲(chǔ)型組件，都會(huì)涉及到磁盤IO，網(wǎng)絡(luò)IO。

那什么場(chǎng)景下是CPU密集型呢？純計(jì)算類，例如計(jì)算圓周率的位數(shù)，當(dāng)然我們基本接觸不到。

IO密集型，可以考慮多設(shè)置一些線程，主要目的是可以增加IO的并發(fā)度，CPU密集型不宜設(shè)置過(guò)多線程，因?yàn)槭菚?huì)造成線程切換，反而損耗性能。

接下來(lái)我們以一個(gè)實(shí)際的場(chǎng)景來(lái)說(shuō)明如何設(shè)置線程數(shù)量。

一個(gè)4C8G的機(jī)器上部署了一個(gè)MQ消費(fèi)者，在RocketMQ的實(shí)現(xiàn)中，消費(fèi)端也是用一個(gè)線程池來(lái)消費(fèi)線程的，那這個(gè)線程數(shù)要怎么設(shè)置呢？

如果按照 2n + 1 的公式，線程數(shù)設(shè)置為 9個(gè)，但在我們實(shí)踐過(guò)程中發(fā)現(xiàn)如果增大線程數(shù)量，會(huì)顯著提高消息的處理能力，說(shuō)明 2n + 1 對(duì)于業(yè)務(wù)場(chǎng)景來(lái)說(shuō)，并不太合適。

如果套用線程數(shù) = CPU核心數(shù)/(1-阻塞系數(shù)) 阻塞系數(shù)取 0.8 ，線程數(shù)為 20 。阻塞系數(shù)取 0.9，大概線程數(shù)40，20個(gè)線程數(shù)我覺(jué)得可以。

如果我們發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)的操作耗時(shí)比較多，此時(shí)可以繼續(xù)提高阻塞系數(shù)，從而增大線程數(shù)量。

那我們?cè)趺磁袛嘈枰黾痈嗑€程呢？可以用jstack命令查看一下進(jìn)程的線程棧，如果發(fā)現(xiàn)線程池中大部分線程都處于等待獲取任務(wù)，則說(shuō)明線程夠用，如下圖所示：